Page 169 - 遥感技术在生态环境监测中的应用研究

遥感技术在生态环境监测中的应用研究

三、基于遥感技术的某煤矿沉陷区生态环境监测

（一）遥感数据的选择与处理

1. 数据选择
本部分主要研究矿区由于开采沉陷对生态环境的影响。考虑监测目的、精度以及数据

的可获得性，选择的实验数据为下载于地理空间数据云的 Landsat8 多光谱遥感数据。
综合考虑到煤矿开采情况、生态环境研究实验的需求，及影像的质量、云量等因素，
于地理空间数据云下载了本次研究区区域影像质量较好、拍摄时间较为相近、云量较低的

4 期遥感影像，年份为 2016 年、2017 年、2018 年和 2019 年。四景遥感影像的云量获取时
间分别为 2016 年 5 月 16 日、2017 年 5 月 19 日、2018 年 5 月 22 日、2019 年 5 月 9 日，

时间间隔最大不超过 2 周，可以保证在四个时间段矿区的生态环境处于相似季节季候，保
证了进行变化监测分析时的科学性和准确度。
此外，四景遥感影像的云量均小于 10%，且研究区内的云量几乎为 0，所以遥感影像

质量较好，生态环境评价结果受云雾影响极小，具有较高的准确度。
2. 预处理的方法

针对在地理空间数据云下载的四景遥感影像，选择了 ENVI5.3 软件（The.Environment.
for.Visualizing.Images）完成遥感影像预处理流程。ENVI 软件一款功能强大、快速准确的，
由交互式数据语言 IDL 开发的遥感影像处理软件，成为诸多学者广泛使用的图像处理软件

之一。
本次研究基于 ENVI5.3 软件的辐射校正模块（Radiometric.Calibration）、大气校正模
块（Atmospheric.Correction）及感兴趣区模块（Region.of.Interest）分别对四景遥感影像完

成了辐射定标、大气校正和影像裁剪的预处理步骤，得到的预处理结果修正了辐射误差、
失真和畸变，基本得到了地物的真实反射率，提高了遥感影像的质量，可以参与后续的研
究工作。

遥感影像在经过大气校正处理后，在可以光区域出现了植被的典型光谱特征：由于植
被含有的叶绿素会吸收蓝色光和红色光，反射绿色光，所以植被在蓝色光区域和红色光区

域（波长分别为 0.45μm、0.65μm）附近会出现一个由于吸收引起的低值，而在绿色光区
域（波长为 0.54μm）会出现一个由于反射引起的高值。而未经过大气校正的影像则由于
大气的影像没有这一植被光谱特征，直接使用会不可避免地给研究结果带来误差，无法得

到科学的结论。
经过与未进行大气校正的影像对比，大气校正的操作减弱或消除了大气的影响，使得

光谱信息更加准确。
（二）沉陷的数据选择与预处理
研究区的煤矿项目自 2017 年 6 月 12 日开始生产工作，为了监测矿区首采区开采沉陷

162